有機物含有水の凝集処理方法
【課題】複数種類の金属を不純物として含む鉄系凝集剤を用いて、不純物の残留が回避された良好な水質の凝集処理水を得る。
【解決手段】生物処理水等の被処理水を第１凝集工程の急速攪拌槽１１に導入する。被処理水には、鉄系凝集剤貯槽２１から鉄系凝集剤を添加し、ｐＨ調整剤貯槽２２からｐＨ調整剤を供給して酸性側で凝集反応させる第１凝集工程を実施する。第１凝集工程からの流出水は、沈殿槽１３で固液分離する。得られた上澄み水には、凝集剤をさらに添加してｐＨを上げて金属類を不溶化させて濾過装置１５で固液分離し、第１凝集工程で鉄系凝集剤から溶出した金属類を除去する。
【解決手段】生物処理水等の被処理水を第１凝集工程の急速攪拌槽１１に導入する。被処理水には、鉄系凝集剤貯槽２１から鉄系凝集剤を添加し、ｐＨ調整剤貯槽２２からｐＨ調整剤を供給して酸性側で凝集反応させる第１凝集工程を実施する。第１凝集工程からの流出水は、沈殿槽１３で固液分離する。得られた上澄み水には、凝集剤をさらに添加してｐＨを上げて金属類を不溶化させて濾過装置１５で固液分離し、第１凝集工程で鉄系凝集剤から溶出した金属類を除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛋白質のようなコロイド状有機物を含む有機物含有水を凝集処理する有機物含有水の凝集処理方法に関し、特に、鉄系の凝集剤を用いる凝集処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
用水および排水中の不純物を除去する水処理方法として、凝集剤を用いて不溶性物質を凝集させ、液分と分離して除去する凝集処理が知られている。凝集剤には、無機系の凝集剤と有機系の凝集剤がある。無機系凝集剤としては、アルミニウム系と鉄系とがあるが、実情では、鉄系凝集剤はほとんど使用されず、アルミニウム系凝集剤が主として使用されている。
【０００３】
従来用いられている鉄系凝集剤には、不純物として金属類が含まれていることが知られている。金属類としては、主としてマンガンが含まれ、他にニッケル等も含まれることがある。表１に、市販されている鉄系凝集剤２種３品（塩化第二鉄Ａ商品とＢ商品、およびポリ硫酸第二鉄）に含まれる不純物の種類および濃度を示す。
【表１】
【０００４】
鉄系凝集剤に含まれるこれら金属類は、凝集剤の使用条件によっては被処理水中に溶解し、凝集処理により得られる処理水中に残留する場合がある。鉄系凝集剤からの金属類の溶出量が多いと処理水が水質基準を満たさなくなるといった不都合がある。このように鉄系凝集剤に金属類が含まれることは鉄系凝集剤の使用が少ない理由の一つとなっている。
【０００５】
鉄系凝集剤中の不純物対策として、鉄系凝集剤から不純物を除去する種々の方法が提案されている（例えば特許文献１〜４）。また、鉄系凝集剤を用いて凝集処理した後に凝集物を除去した液から溶解したマンガンを除去する方法も提案されている（特許文献５）。
【特許文献１】特開２００１−１８７３９１号公報
【特許文献２】特開２００２−７９００３号公報
【特許文献３】特開２００２−１３６９７６号公報
【特許文献４】特開２００２−２６３４０５号公報
【特許文献２】特開２００２−５９１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜４に開示された方法では、鉄系凝集剤からマンガンを除去するので、使用時にマンガンが凝集剤から溶出する問題自体を回避できる。しかし、不純物濃度の低い高品位の鉄系凝集剤を得るためには、製造コストが高くつくので、高品位の鉄系凝集剤を用いる凝集処理は高コストなる。一方、特許文献５の方法では、凝集物を除去し溶解性マンガンを含む液に紫外線照射を行うことでマンガンを酸化させ、さらに不溶化させたマンガンを除去する。
【０００７】
ところで、上述した通り鉄系凝集剤に含まれる不純物はマンガンに限らない。しかし、上述した従来技術は、鉄系凝集剤の使用前または使用後にマンガンを除去することを主眼とし、他の不純物を考慮していない。
【０００８】
このように、鉄系凝集剤に不純物が含まれる問題には未解決の課題もあり、さらなる技術の改善が求められている。本発明は、かかる課題に対し、鉄系凝集剤による凝集処理コストの上昇を回避でき、マンガン以外の不純物対策も講じられた凝集処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、鉄系凝集剤の添加後、酸性側で凝集処理をした後、凝集剤をさらに添加し、ｐＨを高くして再凝集処理を行うことで上記課題を解決する。具体的には、本発明は以下を提供する。
【００１０】
（１） 有機物を含む有機物含有水に鉄系凝集剤を添加してｐＨ７．０未満で凝集処理を行う第１凝集工程と、 前記第１凝集工程で得られた凝集物を固液分離する第１固液分離工程と、 前記第１固液分離工程で得られた上澄み液に凝集剤をさらに添加して再凝集処理を行う第２凝集工程と、を含む有機物含有水の凝集処理方法。
（２） 前記第１凝集工程においてｐＨ４．０以上７．０未満で凝集処理を行い、 前記第２凝集工程において前記凝集剤として鉄系凝集剤を添加してｐＨ８．０以上１１．０未満で再凝集処理を行う（１）に記載の有機物含有水の凝集処理方法。
（３） 前記第１凝集工程においてｐＨ４．０以上７．０未満で凝集処理を行い、 前記第２凝集工程において前記凝集剤としてアルミニウム系凝集剤または高分子凝集剤を添加し金属捕集剤をさらに添加して再凝集処理を行う（１）に記載の有機物含有水の凝集処理方法。
（４） 前記有機物は、コロイド状の高分子系有機物である（１）から（３）のいずれかに記載の有機物含有水の凝集処理方法。
【００１１】
本発明では、鉄系凝集剤の添加により酸性側で凝集物を生じる有機物を含む有機物含有水を処理対象とする。例えば、蛋白質、糖、または有機酸系の高分子有機物を含む水、具体的には、コロイド状の蛋白質を濁質成分として含む生物処理水やフミン質を多く含む工水または自然水を好適な処理対象水とする。
【００１２】
鉄系凝集剤としては、２価鉄（硫酸第一鉄、塩化第一鉄など）を用いてもよいが、３価鉄を用いることが好ましい。３価鉄の鉄系凝集剤としては、硫酸第二鉄、塩化第二鉄等を用いればよい。鉄系凝集剤は、不純物として金属類を含むものを使用できる。鉄系凝集剤に含まれる不純物としては、マンガンが代表的であるが、マンガン以外にニッケル、銅、クロム、および亜鉛等が含まれてもよい。
【００１３】
鉄系凝集剤の添加量は、第１凝集工程では１００〜１，０００ｍｇ／Ｌ程度の添加量とすることが好ましい。第１凝集工程では、凝集槽の槽内液がｐＨ７．０未満となるよう調整し、好ましくは弱酸性領域、具体的にはｐＨ４〜６、さらに好ましくは４．５〜５．５となるようにｐＨを調整する。ｐＨ調整には、水酸化ナトリウムのようなアルカリ、または塩酸や硫酸のような酸を用いればよい。第１凝集工程では、１００〜２００ｒｐｍ程度の急速攪拌により凝集剤を被処理水と均一に混合させた後、３０〜８０ｒｐｍ程度の緩速攪拌を行うとよい。急速攪拌後に緩速攪拌することで、フロックを粗大化できる。
【００１４】
第１凝集工程では、フロック化を促進するために高分子凝集剤を添加してもよい。高分子凝集剤は特に限定されず、アルギン酸ナトリウムやポリアクリル酸ナトリウムのようなアニオンポリマー、ポリエチレンイミン、第４級アンモニウム塩のようなカチオンポリマー、またはポリアクリルアミドのようなノニオンポリマーを用いることができる。高分子凝集剤の添加量は、０．１〜１０ｍｇ／Ｌ程度でよい。
【００１５】
また、第１凝集工程で酸化剤を併用してもよい。酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、またはオゾン等を用いればよく、次亜塩素酸ナトリウムや過酸化水素を第１凝集工程の凝集槽に注入する、またはオゾンガスを第１凝集工程の凝集槽に吹き込めばよい。
【００１６】
第１凝集工程の処理水は、固液分離装置に導入して凝集物（固形分）と液分とを固液分離する。第１凝集工程は、被処理水に含まれる有機物の除去を主目的とし、添加される凝集剤の量および生成される凝集物の量は比較的多い。このため、第１凝集工程ではフロックを粗大化し、粗大化したフロックを固液分離装置として沈殿槽を利用して重力沈降により固液分離するとよい。あるいは、加圧浮上装置を固液分離装置として利用して固液分離してもよく、この場合は、固液分離装置に導入する前に浮上助剤を添加してもよい。
【００１７】
第２凝集工程では、凝集剤をさらに添加し、凝集槽の槽内液が酸性側にならないようにｐＨを調整する。このようにｐＨを代えることにより、第１凝集工程で鉄系凝集剤から溶出した不純物を不溶化させ、新たに添加した凝集剤の作用で凝集させる。第２凝集工程で用いる凝集剤は鉄系凝集剤であってもよく、アルミニウム系凝集剤や高分子凝集剤（これらをまとめて「非鉄系凝集剤」と呼ぶ）であってもよい。第２凝集工程で鉄系凝集剤を用いる場合、添加量は５〜５０ｍｇ／Ｌ程度として、ｐＨ８以上のアルカリ条件で再凝集処理を行う。
【００１８】
一方、非鉄系凝集剤を用いる場合は、金属捕集剤を併用しｐＨをそれほど高くすることなく再凝集処理を行うことができる。非鉄系凝集剤として、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や硫酸アルミニウムのようなアルミニウム系凝集剤、または上述した高分子凝集剤を用いればよい。アルミニウム系凝集剤を用いる場合は、添加量は鉄系凝集剤を用いる場合と同様、５〜５０ｍｇ／Ｌ程度でよい。高分子凝集剤を用いる場合は、添加量は０．１〜５ｍｇ／Ｌ程度でよい。
【００１９】
金属捕集剤は、ｐＨ６以上でキレート効果を奏し、マンガンやニッケル等の金属を捕集する各種キレート剤を用いればよく、添加量は１０〜１００ｍｇ／Ｌ程度あればよい。
【００２０】
第２凝集工程で生成されるフロックは、不溶化したマンガン等の金属類が主で、発生量はそれほど多くならないため、第２凝集工程で生成されたフロックを含む液は濾過槽や膜分離装置で固液分離してより清澄な処理水を得るとよい。
【００２１】
ただし、第２凝集工程からの流出水を沈殿装置や浮上装置で固液分離することは排除されず、第２凝集工程においてもフロック化を促進するために高分子凝集剤を用いてもよい。また、第２凝集工程も第１凝集工程と同様に急速攪拌を行った後に緩速攪拌を行う構成としてもよい。さらに、第１凝集工程からの流出水を膜分離装置や濾過装置で固液分離することは排除されない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、鉄系凝集剤にマンガン以外の不純物が含まれる場合に、凝集処理後の処理水からこれら複数種類の不純物を除去できる。よって、複数種類の不純物を含む低品位の鉄系凝集剤を用い、低コストで良質な水質の処理水を得ることができる凝集処理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。以下、同一部材については同一符号を付し、説明を省略または簡略化する。
【００２４】
図１は、本発明の第１実施態様に係る凝集処理に用いられる有機物含有水の凝集処理装置（以下、単に「処理装置」という）１の模式図である。処理装置１は、急速攪拌槽１１、緩速攪拌槽１２、沈殿槽１３、再凝集槽１４、および濾過装置１５がこの順に直列接続されて構成されている。急速攪拌槽１１と緩速攪拌槽１２とは第１接続管３１で接続され、緩速攪拌槽１２と沈殿槽１３とは第１移送管３２で接続されている。沈殿槽１３と再凝集槽１４とは、第１処理水管３３で接続され、再凝集槽１４と濾過装置１５とは第２移送管３４で接続されている。急速攪拌槽１１には被処理水を導入する原水管３０が接続され、濾過装置１５には処理水を取り出す第２処理水管３５が接続されている。
【００２５】
急速攪拌槽１１には凝集剤路４１が接続され、凝集剤貯槽２１から凝集剤が添加される。また、急速攪拌槽１１にはｐＨ調整剤路４２も接続されている。凝集剤路４１からは再添加路４３が分岐し、再添加路４３は再凝集槽１４に接続されている。再凝集槽１４にはまた、ｐＨ調整剤路４２から分岐した第２調整剤路４４が接続されている。急速攪拌槽１１、緩速攪拌槽１２、および再凝集槽１４には攪拌機Ｓがそれぞれ設置されている。再添加路４３および第２調整剤路４４は再凝集槽１４に接続する代わりに第１処理水管３３に接続してもよい。
【００２６】
図２は本発明の第２実施態様に係る凝集処理に用いられる処理装置２の模式図である。図２の処理装置２は、金属捕集剤を添加して再凝集が行われるように構成されている。具体的には、再凝集工程を行う再凝集槽１４として、金属捕集剤反応槽１７と第２凝集槽１８とを設けている。金属捕集剤反応槽１７には捕集剤貯槽２６から捕集剤路４６を介して金属捕集剤が添加され、第２凝集槽１８には第２凝集剤路４５を介して非鉄系の凝集剤が添加される。金属捕集剤反応槽１７と第２凝集槽１８とは第３接続管３７で接続されている。
【００２７】
また、処理装置２では、第１凝集工程では鉄系凝集剤を用いる一方、第２凝集工程では非鉄系凝集剤を用いることとする。このため、再添加路４３は設けず、非鉄系凝集剤を貯留する第２凝集剤貯槽２５を設けて、第２凝集剤貯槽２５から延びる第２凝集剤路４５を第２凝集槽１８に接続している。なお、捕集剤添加路４６は金属捕集剤反応槽１７に接続する代わりに第１処理水管３３に接続してもよく、第２凝集剤路４５は第２凝集層１８に接続する代わりに第３接続管３７に接続してもよい。
【００２８】
以下、上記処理装置を用いる本発明に係る凝集処理方法について説明する。まず、微生物汚泥等の懸濁物を含む被処理水を原水管３０から急速攪拌槽１１に導入し、凝集剤路４１を介して凝集剤貯槽２１に貯留された鉄系凝集剤を被処理水に添加する。また、ｐＨ調整剤路４２を介してｐＨ調整剤貯槽２２に貯留されたｐＨ調整剤を添加して急速攪拌槽１１内の液のｐＨが４〜７になるように調整する。なお、凝集剤路４１は急速攪拌槽１１に接続する代わりに原水管３０に接続してもよい。同様に、ｐＨ調整剤路４２も急速攪拌槽１１に接続する代わりに原水管３０に接続してもよい。
【００２９】
本実施態様では、第１凝集工程を、急速攪拌を行う工程と緩速攪拌を行う工程に分割している。具体的には、急速攪拌槽１１では、攪拌機Ｓの回転速度を１００〜２００ｒｐｍ程度に設定し、槽内液を激しく攪拌する急速攪拌を行って凝集剤を拡散させて被処理水と混合する。そして、急速攪拌槽１１内の液を第１接続管３１から緩速攪拌槽１２に送る。緩速攪拌槽１２では、攪拌機Ｓの回転速度を３０〜８０ｒｐｍ程度に設定し、槽内液を緩やかに攪拌する緩速攪拌により懸濁物質を凝集させてフロックを形成させる。
【００３０】
上記第１凝集工程で形成されたフロックを含む液は、第１移送管３２を介して沈殿槽１３に導入する。本発明では、第１凝集工程での凝集反応は鉄系凝集剤を用いて弱酸性域で行われるため、鉄系凝集剤の強い凝集作用が奏され、被処理水中に含まれる懸濁物質のほとんどが凝集される。本発明では、第１凝集工程において急速攪拌後に緩速攪拌が行われることでフロックの粗大化が促進されるため、凝集物は沈殿槽１３で重力沈降により固液分離される。または、浮上分離装置を用いてもよい。沈殿槽や浮上分離槽は、濾過装置や膜分離装置のように逆洗する必要がないためメンテナンスが容易であり、装置構成も簡素であるという利点を有する。
【００３１】
このように、有機物含有水を鉄系凝集剤によって酸性側で凝集処理することで被処理水中の懸濁物質を良好に除去できる。しかし、鉄系凝集剤を酸性側で使用する場合、特別な処理を施された高品位な鉄系凝集剤を用いる場合を除いて、鉄系凝集剤に含まれるマンガン等の不純物が凝集処理後の処理水に含まれる。そこで、本発明では、鉄系凝集剤を添加し酸性側で凝集処理を行って凝集物を固液分離した後、第２凝集工程を設けて不純物を不溶化するとともに再び凝集剤を添加して不純物を再凝集させ、これを固液分離する。
【００３２】
具体的には、第１凝集工程での凝集処理により形成されたフロックを沈殿槽１３で固液分離して得られた処理水を第１処理水管３３から取り出し、再凝集槽１４に導入する。再凝集槽１４には再添加路４３を介して凝集剤貯槽２１に貯留された鉄系凝集剤を添加して第２凝集工程を実施する。また、本実施態様では第１凝集工程でのｐＨ調整にアルカリが用いられ、ｐＨ調整剤貯槽２２にはアルカリが貯留されている。そこで、このｐＨ調整剤貯槽から第２調整剤路４４を介してアルカリを供給し、再凝集槽１４内の液のｐＨを高くする。
【００３３】
本発明の第１実施態様に係る凝集処理方法では、第２凝集工程でｐＨを高くすることで鉄系凝集剤に含まれ溶出した金属類を不溶化して、追加添加した鉄系凝集剤と反応させる。このため、ｐＨは比較的高くする必要があり８〜１１、特に８．５〜９．５にする。再凝集槽１４で生成されるフロックは、鉄系凝集剤由来の金属を主体とするため、第１凝集工程で生成されるフロックに比べて微細でその生成量も多くはない。
【００３４】
そこで、第２凝集工程での再凝集処理により生じたフロックを含む液は、第２移送管３４を介して固液分離装置としての濾過装置１５に送る。濾過装置１５を用いれば、微細なフロックも除去できる。濾過装置１５に代えて精密濾過膜等の濾過膜を備える膜分離装置を用いてもよい。また、沈殿槽や浮上槽を用いて固液分離をしてもよく、第２凝集工程で高分子凝集剤を併用してもよい。
【００３５】
一方、第２実施態様に係る凝集処理方法では、第２凝集工程で金属捕集剤を用いることで金属の不溶化を促進する。このため、再凝集槽１４をアルカリ条件にする必要はなく、ｐＨ６以上、特に６．０〜７．５にすればよい。金属捕集剤を用いる場合は、凝集剤としては鉄系凝集剤以外の非鉄系凝集剤を用いるとよい。
【００３６】
第２実施態様においても、第２凝集工程からの流出液は濾過装置１５で濾過して生成されたフロックを除去する。このように、第２凝集工程で鉄系凝集剤から溶出した各種金属類を凝集させ、後段で固液分離することによりこれら金属類が除去された処理水が得られる。
【実施例】
【００３７】
［比較例１］
まず、比較例１として、有機性排水を生物処理することにより得られ、微生物汚泥を含む有機物含有水を被処理水として処理した。有機物含有水は、全有機物（ＴＯＣ）濃度１５ｍｇ／Ｌ、浮遊性懸濁物（ＳＳ）濃度４０ｍｇ／Ｌ、ニッケル濃度０．１ｍｇ／Ｌ以下、マンガン濃度０．１ｍｇ／Ｌ以下、ｐＨ７で導電率は３００ｍｓ／ｍであり、ＳＳは大部分が微生物汚泥由来のものであった。
【００３８】
比較例１では、再凝集を行う第２凝集工程を設けず、凝集処理を１段階とした。具体的には、図３に示す処理装置３を用いて沈殿槽１３の上澄み液を濾過装置１５に導入して処理水を得た。比較例１では、表１に商品Ａとして示した塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）を用いて凝集処理を行い、その添加量は被処理水に対して５００ｍｇ／Ｌとした。
【００３９】
急速攪拌槽１１には、上記塩化第二鉄を添加するとともに、水酸化ナトリウムと次亜塩素酸ソーダを添加して、急速攪拌槽１１内の液のｐＨを９．５に調整した。そして急速攪拌槽１１における攪拌条件を攪拌速度１５０ｒｐｍ、１０分とし、緩速攪拌槽１２におけるフロック化の条件を攪拌速度５０ｒｐｍ、５分として第１凝集工程を行った。
【００４０】
第１凝集工程からの流出水は、第１移送管３２で沈殿槽１３に導入し、沈降速度（ＬＶ）１．０ｍ／ｈｒで凝集したフロックを重力沈降させ、固液分離を行った。上澄み液は、沈殿槽１３から第１処理水管３３を介して濾過装置１５に送り、濾過速度（ＬＶ）５ｍ／ｈｒで濾過を行った。濾過装置１５としては、アンスラサイト床と砂床とからなる２層濾過装置を用いた。
【００４１】
比較例１では濾過装置１５から取り出した濾過水（処理水）のＳＳ濃度は１．５ｍｇ／Ｌ、マンガン濃度は０．５ｍｇ／Ｌ、ニッケル濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満であった。このように、比較例１ではアルカリ条件で凝集反応を行ったため、鉄系凝集剤からの不純物の溶出は抑制できたが、凝集効果が悪く、懸濁物の除去が不十分となった。
【００４２】
［比較例２］
そこで、比較例２として第１凝集工程のｐＨを酸性側にして凝集反応を行った。比較例２では、急速攪拌槽１１の槽内液のｐＨが５．５となるようにｐＨを調整した。第１凝集工程でのｐＨを代えた以外は比較例１と同じ条件で実験した結果、濾過装置１５から取り出した処理水のＳＳ濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満、マンガン濃度は１．５ｍｇ／Ｌ、ニッケル濃度は４．１ｍｇ／Ｌであった。このように比較例２では酸性側で凝集反応を行ったため、懸濁物を十分に除去できたが、鉄系凝集剤から不純物が溶出して処理水に含まれた。
【００４３】
［実施例１］
【００４４】
次に、実施例１として、図１に示す処理装置１を模した実験装置を用いて実験した。実施例１では、第１凝集工程により形成されたフロックを分離した後、鉄系凝集剤をさらに添加してアルカリ条件で第２凝集工程を実施した。第１凝集工程は、比較例２と同様の条件とし、水酸化ナトリウムと次亜塩素酸ソーダを用いて急速攪拌槽１１内の液のｐＨを５．５に調整し、急速攪拌と緩速攪拌を行った。
【００４５】
第１凝集工程からの流出水は、第１移送管３２で沈殿槽１３に導入し、比較例１と同様の条件でフロックを固液分離し、上澄み液を沈殿槽１３から第１処理水管３３を介して再凝集槽１４に送り、塩化第二鉄を２０ｍｇ／Ｌの添加量で添加するとともに、水酸化ナトリウムを追加添加してｐＨを９．５に上昇させた。再凝集槽１４では、攪拌機Ｓの攪拌速度１５０ｒｐｍ、攪拌時間を１０分として第２凝集工程を行った。第２凝集工程からの流出水は第２移送管３４から濾過装置１５に導入し、比較例１と同じ条件で濾過を行った。
【００４６】
実施例１では、濾過装置１５から取り出した処理水のＳＳ濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満、マンガン濃度は０．５ｍｇ／Ｌ、ニッケル濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満であった。このように、実施例１では懸濁物を十分に除去でき、かつ、鉄系凝集剤から溶出した複数種類の金属を除去することができた。
【００４７】
［実施例２］
【００４８】
また、実施例２として、図２に示す処理装置２を模した実験装置を用い、第２凝集工程において鉄系凝集剤の代わりにポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を添加した。ＰＡＣの添加量は、２０ｍｇ／Ｌとした。また、金属捕集剤（栗田工業株式会社製、商品名「ウェルクリンＫ１００」）を添加量１００ｍｇ／Ｌで再凝集槽１４に添加した。再凝集槽１４には水酸化ナトリウムを添加し、ｐＨが６．５となるように調整して第２凝集工程を実施した。第２凝集工程からの流出水は実施例１と同様に第２移送管３４から濾過装置１５に導入し、比較例１と同じ条件で濾過した。
【００４９】
実施例２では、濾過装置１５から取り出した処理水のＳＳ濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満、マンガン濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満、ニッケル濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満であった。このように、実施例２では懸濁物を十分に除去でき、かつ、鉄系凝集剤から溶出した複数種類の金属をより良好に除去することができた。また、実施例２では、中性付近で第２凝集工程の凝集反応を行ったため、アルカリの添加量を少なくすることができた。
【００５０】
［比較例３］
比較例３として第２凝集工程のｐＨを酸性側にして凝集反応を行った。比較例３では、再凝集槽１４の槽内液のｐＨが５．５となるようにｐＨを調整した。第２凝集工程でのｐＨを代えた以外は実施例１と同じ条件で実験した結果、濾過装置１５から取り出した処理水のＳＳ濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満、マンガン濃度は１．５ｍｇ／Ｌ、ニッケル濃度は４．０ｍｇ／Ｌであった。このように、比較例３では酸性側で第２凝集工程を行った結果、鉄系凝集剤から溶出した不純物を除去できなかった。
【００５１】
［比較例４］
比較例４として第２凝集工程で鉄系凝集剤を添加せず、再凝集槽１４の槽内液のｐＨを９．５となるようにｐＨを調整した。比較例４では、第２凝集工程で鉄系凝集剤を添加しなかった以外は実施例１と同じ条件で実験した結果、濾過装置１５から取り出した処理水のＳＳ濃度は０．５ｍｇ／Ｌ、マンガン濃度は０．５ｍｇ／Ｌ、ニッケル濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満であった。このように、比較例４では第１凝集工程の後、凝集剤を添加せずにｐＨを上昇させただけであったため、フロックの強度が弱く、微細なＳＳが濾過装置から流出した
【００５２】
表２に、実施例１、２、および比較例１〜４の処理概要と結果を示す。
【表２】
【００５３】
以上のように、本発明によれば、鉄系凝集剤に複数種類の金属が含まれる場合でも、これら金属が処理水に残留することを回避しつつ、被処理水に含まれる懸濁物質を良好に除去できることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、懸濁物を含む水の凝集処理に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施態様に係る凝集処理の処理フローを示す模式図。
【図２】本発明の第１実施態様に係る凝集処理の処理フローを示す模式図。
【図３】従来技術に係る凝集処理の処理フローを示す模式図。
【符号の説明】
【００５６】
１〜３ 凝集処理装置
１１ 急速攪拌槽（第１凝集工程）
１２ 緩速攪拌槽（第１凝集工程）
１３ 沈殿槽（第１固液分離工程）
１４ 再凝集槽（第２凝集工程）
１５ 濾過装置
２１ 鉄系凝集剤貯槽
２２ ｐＨ調整剤貯槽
２５ 非鉄系凝集剤貯槽
２６ 金属捕集剤貯槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛋白質のようなコロイド状有機物を含む有機物含有水を凝集処理する有機物含有水の凝集処理方法に関し、特に、鉄系の凝集剤を用いる凝集処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
用水および排水中の不純物を除去する水処理方法として、凝集剤を用いて不溶性物質を凝集させ、液分と分離して除去する凝集処理が知られている。凝集剤には、無機系の凝集剤と有機系の凝集剤がある。無機系凝集剤としては、アルミニウム系と鉄系とがあるが、実情では、鉄系凝集剤はほとんど使用されず、アルミニウム系凝集剤が主として使用されている。
【０００３】
従来用いられている鉄系凝集剤には、不純物として金属類が含まれていることが知られている。金属類としては、主としてマンガンが含まれ、他にニッケル等も含まれることがある。表１に、市販されている鉄系凝集剤２種３品（塩化第二鉄Ａ商品とＢ商品、およびポリ硫酸第二鉄）に含まれる不純物の種類および濃度を示す。
【表１】
【０００４】
鉄系凝集剤に含まれるこれら金属類は、凝集剤の使用条件によっては被処理水中に溶解し、凝集処理により得られる処理水中に残留する場合がある。鉄系凝集剤からの金属類の溶出量が多いと処理水が水質基準を満たさなくなるといった不都合がある。このように鉄系凝集剤に金属類が含まれることは鉄系凝集剤の使用が少ない理由の一つとなっている。
【０００５】
鉄系凝集剤中の不純物対策として、鉄系凝集剤から不純物を除去する種々の方法が提案されている（例えば特許文献１〜４）。また、鉄系凝集剤を用いて凝集処理した後に凝集物を除去した液から溶解したマンガンを除去する方法も提案されている（特許文献５）。
【特許文献１】特開２００１−１８７３９１号公報
【特許文献２】特開２００２−７９００３号公報
【特許文献３】特開２００２−１３６９７６号公報
【特許文献４】特開２００２−２６３４０５号公報
【特許文献２】特開２００２−５９１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜４に開示された方法では、鉄系凝集剤からマンガンを除去するので、使用時にマンガンが凝集剤から溶出する問題自体を回避できる。しかし、不純物濃度の低い高品位の鉄系凝集剤を得るためには、製造コストが高くつくので、高品位の鉄系凝集剤を用いる凝集処理は高コストなる。一方、特許文献５の方法では、凝集物を除去し溶解性マンガンを含む液に紫外線照射を行うことでマンガンを酸化させ、さらに不溶化させたマンガンを除去する。
【０００７】
ところで、上述した通り鉄系凝集剤に含まれる不純物はマンガンに限らない。しかし、上述した従来技術は、鉄系凝集剤の使用前または使用後にマンガンを除去することを主眼とし、他の不純物を考慮していない。
【０００８】
このように、鉄系凝集剤に不純物が含まれる問題には未解決の課題もあり、さらなる技術の改善が求められている。本発明は、かかる課題に対し、鉄系凝集剤による凝集処理コストの上昇を回避でき、マンガン以外の不純物対策も講じられた凝集処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、鉄系凝集剤の添加後、酸性側で凝集処理をした後、凝集剤をさらに添加し、ｐＨを高くして再凝集処理を行うことで上記課題を解決する。具体的には、本発明は以下を提供する。
【００１０】
（１） 有機物を含む有機物含有水に鉄系凝集剤を添加してｐＨ７．０未満で凝集処理を行う第１凝集工程と、 前記第１凝集工程で得られた凝集物を固液分離する第１固液分離工程と、 前記第１固液分離工程で得られた上澄み液に凝集剤をさらに添加して再凝集処理を行う第２凝集工程と、を含む有機物含有水の凝集処理方法。
（２） 前記第１凝集工程においてｐＨ４．０以上７．０未満で凝集処理を行い、 前記第２凝集工程において前記凝集剤として鉄系凝集剤を添加してｐＨ８．０以上１１．０未満で再凝集処理を行う（１）に記載の有機物含有水の凝集処理方法。
（３） 前記第１凝集工程においてｐＨ４．０以上７．０未満で凝集処理を行い、 前記第２凝集工程において前記凝集剤としてアルミニウム系凝集剤または高分子凝集剤を添加し金属捕集剤をさらに添加して再凝集処理を行う（１）に記載の有機物含有水の凝集処理方法。
（４） 前記有機物は、コロイド状の高分子系有機物である（１）から（３）のいずれかに記載の有機物含有水の凝集処理方法。
【００１１】
本発明では、鉄系凝集剤の添加により酸性側で凝集物を生じる有機物を含む有機物含有水を処理対象とする。例えば、蛋白質、糖、または有機酸系の高分子有機物を含む水、具体的には、コロイド状の蛋白質を濁質成分として含む生物処理水やフミン質を多く含む工水または自然水を好適な処理対象水とする。
【００１２】
鉄系凝集剤としては、２価鉄（硫酸第一鉄、塩化第一鉄など）を用いてもよいが、３価鉄を用いることが好ましい。３価鉄の鉄系凝集剤としては、硫酸第二鉄、塩化第二鉄等を用いればよい。鉄系凝集剤は、不純物として金属類を含むものを使用できる。鉄系凝集剤に含まれる不純物としては、マンガンが代表的であるが、マンガン以外にニッケル、銅、クロム、および亜鉛等が含まれてもよい。
【００１３】
鉄系凝集剤の添加量は、第１凝集工程では１００〜１，０００ｍｇ／Ｌ程度の添加量とすることが好ましい。第１凝集工程では、凝集槽の槽内液がｐＨ７．０未満となるよう調整し、好ましくは弱酸性領域、具体的にはｐＨ４〜６、さらに好ましくは４．５〜５．５となるようにｐＨを調整する。ｐＨ調整には、水酸化ナトリウムのようなアルカリ、または塩酸や硫酸のような酸を用いればよい。第１凝集工程では、１００〜２００ｒｐｍ程度の急速攪拌により凝集剤を被処理水と均一に混合させた後、３０〜８０ｒｐｍ程度の緩速攪拌を行うとよい。急速攪拌後に緩速攪拌することで、フロックを粗大化できる。
【００１４】
第１凝集工程では、フロック化を促進するために高分子凝集剤を添加してもよい。高分子凝集剤は特に限定されず、アルギン酸ナトリウムやポリアクリル酸ナトリウムのようなアニオンポリマー、ポリエチレンイミン、第４級アンモニウム塩のようなカチオンポリマー、またはポリアクリルアミドのようなノニオンポリマーを用いることができる。高分子凝集剤の添加量は、０．１〜１０ｍｇ／Ｌ程度でよい。
【００１５】
また、第１凝集工程で酸化剤を併用してもよい。酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、またはオゾン等を用いればよく、次亜塩素酸ナトリウムや過酸化水素を第１凝集工程の凝集槽に注入する、またはオゾンガスを第１凝集工程の凝集槽に吹き込めばよい。
【００１６】
第１凝集工程の処理水は、固液分離装置に導入して凝集物（固形分）と液分とを固液分離する。第１凝集工程は、被処理水に含まれる有機物の除去を主目的とし、添加される凝集剤の量および生成される凝集物の量は比較的多い。このため、第１凝集工程ではフロックを粗大化し、粗大化したフロックを固液分離装置として沈殿槽を利用して重力沈降により固液分離するとよい。あるいは、加圧浮上装置を固液分離装置として利用して固液分離してもよく、この場合は、固液分離装置に導入する前に浮上助剤を添加してもよい。
【００１７】
第２凝集工程では、凝集剤をさらに添加し、凝集槽の槽内液が酸性側にならないようにｐＨを調整する。このようにｐＨを代えることにより、第１凝集工程で鉄系凝集剤から溶出した不純物を不溶化させ、新たに添加した凝集剤の作用で凝集させる。第２凝集工程で用いる凝集剤は鉄系凝集剤であってもよく、アルミニウム系凝集剤や高分子凝集剤（これらをまとめて「非鉄系凝集剤」と呼ぶ）であってもよい。第２凝集工程で鉄系凝集剤を用いる場合、添加量は５〜５０ｍｇ／Ｌ程度として、ｐＨ８以上のアルカリ条件で再凝集処理を行う。
【００１８】
一方、非鉄系凝集剤を用いる場合は、金属捕集剤を併用しｐＨをそれほど高くすることなく再凝集処理を行うことができる。非鉄系凝集剤として、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や硫酸アルミニウムのようなアルミニウム系凝集剤、または上述した高分子凝集剤を用いればよい。アルミニウム系凝集剤を用いる場合は、添加量は鉄系凝集剤を用いる場合と同様、５〜５０ｍｇ／Ｌ程度でよい。高分子凝集剤を用いる場合は、添加量は０．１〜５ｍｇ／Ｌ程度でよい。
【００１９】
金属捕集剤は、ｐＨ６以上でキレート効果を奏し、マンガンやニッケル等の金属を捕集する各種キレート剤を用いればよく、添加量は１０〜１００ｍｇ／Ｌ程度あればよい。
【００２０】
第２凝集工程で生成されるフロックは、不溶化したマンガン等の金属類が主で、発生量はそれほど多くならないため、第２凝集工程で生成されたフロックを含む液は濾過槽や膜分離装置で固液分離してより清澄な処理水を得るとよい。
【００２１】
ただし、第２凝集工程からの流出水を沈殿装置や浮上装置で固液分離することは排除されず、第２凝集工程においてもフロック化を促進するために高分子凝集剤を用いてもよい。また、第２凝集工程も第１凝集工程と同様に急速攪拌を行った後に緩速攪拌を行う構成としてもよい。さらに、第１凝集工程からの流出水を膜分離装置や濾過装置で固液分離することは排除されない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、鉄系凝集剤にマンガン以外の不純物が含まれる場合に、凝集処理後の処理水からこれら複数種類の不純物を除去できる。よって、複数種類の不純物を含む低品位の鉄系凝集剤を用い、低コストで良質な水質の処理水を得ることができる凝集処理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。以下、同一部材については同一符号を付し、説明を省略または簡略化する。
【００２４】
図１は、本発明の第１実施態様に係る凝集処理に用いられる有機物含有水の凝集処理装置（以下、単に「処理装置」という）１の模式図である。処理装置１は、急速攪拌槽１１、緩速攪拌槽１２、沈殿槽１３、再凝集槽１４、および濾過装置１５がこの順に直列接続されて構成されている。急速攪拌槽１１と緩速攪拌槽１２とは第１接続管３１で接続され、緩速攪拌槽１２と沈殿槽１３とは第１移送管３２で接続されている。沈殿槽１３と再凝集槽１４とは、第１処理水管３３で接続され、再凝集槽１４と濾過装置１５とは第２移送管３４で接続されている。急速攪拌槽１１には被処理水を導入する原水管３０が接続され、濾過装置１５には処理水を取り出す第２処理水管３５が接続されている。
【００２５】
急速攪拌槽１１には凝集剤路４１が接続され、凝集剤貯槽２１から凝集剤が添加される。また、急速攪拌槽１１にはｐＨ調整剤路４２も接続されている。凝集剤路４１からは再添加路４３が分岐し、再添加路４３は再凝集槽１４に接続されている。再凝集槽１４にはまた、ｐＨ調整剤路４２から分岐した第２調整剤路４４が接続されている。急速攪拌槽１１、緩速攪拌槽１２、および再凝集槽１４には攪拌機Ｓがそれぞれ設置されている。再添加路４３および第２調整剤路４４は再凝集槽１４に接続する代わりに第１処理水管３３に接続してもよい。
【００２６】
図２は本発明の第２実施態様に係る凝集処理に用いられる処理装置２の模式図である。図２の処理装置２は、金属捕集剤を添加して再凝集が行われるように構成されている。具体的には、再凝集工程を行う再凝集槽１４として、金属捕集剤反応槽１７と第２凝集槽１８とを設けている。金属捕集剤反応槽１７には捕集剤貯槽２６から捕集剤路４６を介して金属捕集剤が添加され、第２凝集槽１８には第２凝集剤路４５を介して非鉄系の凝集剤が添加される。金属捕集剤反応槽１７と第２凝集槽１８とは第３接続管３７で接続されている。
【００２７】
また、処理装置２では、第１凝集工程では鉄系凝集剤を用いる一方、第２凝集工程では非鉄系凝集剤を用いることとする。このため、再添加路４３は設けず、非鉄系凝集剤を貯留する第２凝集剤貯槽２５を設けて、第２凝集剤貯槽２５から延びる第２凝集剤路４５を第２凝集槽１８に接続している。なお、捕集剤添加路４６は金属捕集剤反応槽１７に接続する代わりに第１処理水管３３に接続してもよく、第２凝集剤路４５は第２凝集層１８に接続する代わりに第３接続管３７に接続してもよい。
【００２８】
以下、上記処理装置を用いる本発明に係る凝集処理方法について説明する。まず、微生物汚泥等の懸濁物を含む被処理水を原水管３０から急速攪拌槽１１に導入し、凝集剤路４１を介して凝集剤貯槽２１に貯留された鉄系凝集剤を被処理水に添加する。また、ｐＨ調整剤路４２を介してｐＨ調整剤貯槽２２に貯留されたｐＨ調整剤を添加して急速攪拌槽１１内の液のｐＨが４〜７になるように調整する。なお、凝集剤路４１は急速攪拌槽１１に接続する代わりに原水管３０に接続してもよい。同様に、ｐＨ調整剤路４２も急速攪拌槽１１に接続する代わりに原水管３０に接続してもよい。
【００２９】
本実施態様では、第１凝集工程を、急速攪拌を行う工程と緩速攪拌を行う工程に分割している。具体的には、急速攪拌槽１１では、攪拌機Ｓの回転速度を１００〜２００ｒｐｍ程度に設定し、槽内液を激しく攪拌する急速攪拌を行って凝集剤を拡散させて被処理水と混合する。そして、急速攪拌槽１１内の液を第１接続管３１から緩速攪拌槽１２に送る。緩速攪拌槽１２では、攪拌機Ｓの回転速度を３０〜８０ｒｐｍ程度に設定し、槽内液を緩やかに攪拌する緩速攪拌により懸濁物質を凝集させてフロックを形成させる。
【００３０】
上記第１凝集工程で形成されたフロックを含む液は、第１移送管３２を介して沈殿槽１３に導入する。本発明では、第１凝集工程での凝集反応は鉄系凝集剤を用いて弱酸性域で行われるため、鉄系凝集剤の強い凝集作用が奏され、被処理水中に含まれる懸濁物質のほとんどが凝集される。本発明では、第１凝集工程において急速攪拌後に緩速攪拌が行われることでフロックの粗大化が促進されるため、凝集物は沈殿槽１３で重力沈降により固液分離される。または、浮上分離装置を用いてもよい。沈殿槽や浮上分離槽は、濾過装置や膜分離装置のように逆洗する必要がないためメンテナンスが容易であり、装置構成も簡素であるという利点を有する。
【００３１】
このように、有機物含有水を鉄系凝集剤によって酸性側で凝集処理することで被処理水中の懸濁物質を良好に除去できる。しかし、鉄系凝集剤を酸性側で使用する場合、特別な処理を施された高品位な鉄系凝集剤を用いる場合を除いて、鉄系凝集剤に含まれるマンガン等の不純物が凝集処理後の処理水に含まれる。そこで、本発明では、鉄系凝集剤を添加し酸性側で凝集処理を行って凝集物を固液分離した後、第２凝集工程を設けて不純物を不溶化するとともに再び凝集剤を添加して不純物を再凝集させ、これを固液分離する。
【００３２】
具体的には、第１凝集工程での凝集処理により形成されたフロックを沈殿槽１３で固液分離して得られた処理水を第１処理水管３３から取り出し、再凝集槽１４に導入する。再凝集槽１４には再添加路４３を介して凝集剤貯槽２１に貯留された鉄系凝集剤を添加して第２凝集工程を実施する。また、本実施態様では第１凝集工程でのｐＨ調整にアルカリが用いられ、ｐＨ調整剤貯槽２２にはアルカリが貯留されている。そこで、このｐＨ調整剤貯槽から第２調整剤路４４を介してアルカリを供給し、再凝集槽１４内の液のｐＨを高くする。
【００３３】
本発明の第１実施態様に係る凝集処理方法では、第２凝集工程でｐＨを高くすることで鉄系凝集剤に含まれ溶出した金属類を不溶化して、追加添加した鉄系凝集剤と反応させる。このため、ｐＨは比較的高くする必要があり８〜１１、特に８．５〜９．５にする。再凝集槽１４で生成されるフロックは、鉄系凝集剤由来の金属を主体とするため、第１凝集工程で生成されるフロックに比べて微細でその生成量も多くはない。
【００３４】
そこで、第２凝集工程での再凝集処理により生じたフロックを含む液は、第２移送管３４を介して固液分離装置としての濾過装置１５に送る。濾過装置１５を用いれば、微細なフロックも除去できる。濾過装置１５に代えて精密濾過膜等の濾過膜を備える膜分離装置を用いてもよい。また、沈殿槽や浮上槽を用いて固液分離をしてもよく、第２凝集工程で高分子凝集剤を併用してもよい。
【００３５】
一方、第２実施態様に係る凝集処理方法では、第２凝集工程で金属捕集剤を用いることで金属の不溶化を促進する。このため、再凝集槽１４をアルカリ条件にする必要はなく、ｐＨ６以上、特に６．０〜７．５にすればよい。金属捕集剤を用いる場合は、凝集剤としては鉄系凝集剤以外の非鉄系凝集剤を用いるとよい。
【００３６】
第２実施態様においても、第２凝集工程からの流出液は濾過装置１５で濾過して生成されたフロックを除去する。このように、第２凝集工程で鉄系凝集剤から溶出した各種金属類を凝集させ、後段で固液分離することによりこれら金属類が除去された処理水が得られる。
【実施例】
【００３７】
［比較例１］
まず、比較例１として、有機性排水を生物処理することにより得られ、微生物汚泥を含む有機物含有水を被処理水として処理した。有機物含有水は、全有機物（ＴＯＣ）濃度１５ｍｇ／Ｌ、浮遊性懸濁物（ＳＳ）濃度４０ｍｇ／Ｌ、ニッケル濃度０．１ｍｇ／Ｌ以下、マンガン濃度０．１ｍｇ／Ｌ以下、ｐＨ７で導電率は３００ｍｓ／ｍであり、ＳＳは大部分が微生物汚泥由来のものであった。
【００３８】
比較例１では、再凝集を行う第２凝集工程を設けず、凝集処理を１段階とした。具体的には、図３に示す処理装置３を用いて沈殿槽１３の上澄み液を濾過装置１５に導入して処理水を得た。比較例１では、表１に商品Ａとして示した塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）を用いて凝集処理を行い、その添加量は被処理水に対して５００ｍｇ／Ｌとした。
【００３９】
急速攪拌槽１１には、上記塩化第二鉄を添加するとともに、水酸化ナトリウムと次亜塩素酸ソーダを添加して、急速攪拌槽１１内の液のｐＨを９．５に調整した。そして急速攪拌槽１１における攪拌条件を攪拌速度１５０ｒｐｍ、１０分とし、緩速攪拌槽１２におけるフロック化の条件を攪拌速度５０ｒｐｍ、５分として第１凝集工程を行った。
【００４０】
第１凝集工程からの流出水は、第１移送管３２で沈殿槽１３に導入し、沈降速度（ＬＶ）１．０ｍ／ｈｒで凝集したフロックを重力沈降させ、固液分離を行った。上澄み液は、沈殿槽１３から第１処理水管３３を介して濾過装置１５に送り、濾過速度（ＬＶ）５ｍ／ｈｒで濾過を行った。濾過装置１５としては、アンスラサイト床と砂床とからなる２層濾過装置を用いた。
【００４１】
比較例１では濾過装置１５から取り出した濾過水（処理水）のＳＳ濃度は１．５ｍｇ／Ｌ、マンガン濃度は０．５ｍｇ／Ｌ、ニッケル濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満であった。このように、比較例１ではアルカリ条件で凝集反応を行ったため、鉄系凝集剤からの不純物の溶出は抑制できたが、凝集効果が悪く、懸濁物の除去が不十分となった。
【００４２】
［比較例２］
そこで、比較例２として第１凝集工程のｐＨを酸性側にして凝集反応を行った。比較例２では、急速攪拌槽１１の槽内液のｐＨが５．５となるようにｐＨを調整した。第１凝集工程でのｐＨを代えた以外は比較例１と同じ条件で実験した結果、濾過装置１５から取り出した処理水のＳＳ濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満、マンガン濃度は１．５ｍｇ／Ｌ、ニッケル濃度は４．１ｍｇ／Ｌであった。このように比較例２では酸性側で凝集反応を行ったため、懸濁物を十分に除去できたが、鉄系凝集剤から不純物が溶出して処理水に含まれた。
【００４３】
［実施例１］
【００４４】
次に、実施例１として、図１に示す処理装置１を模した実験装置を用いて実験した。実施例１では、第１凝集工程により形成されたフロックを分離した後、鉄系凝集剤をさらに添加してアルカリ条件で第２凝集工程を実施した。第１凝集工程は、比較例２と同様の条件とし、水酸化ナトリウムと次亜塩素酸ソーダを用いて急速攪拌槽１１内の液のｐＨを５．５に調整し、急速攪拌と緩速攪拌を行った。
【００４５】
第１凝集工程からの流出水は、第１移送管３２で沈殿槽１３に導入し、比較例１と同様の条件でフロックを固液分離し、上澄み液を沈殿槽１３から第１処理水管３３を介して再凝集槽１４に送り、塩化第二鉄を２０ｍｇ／Ｌの添加量で添加するとともに、水酸化ナトリウムを追加添加してｐＨを９．５に上昇させた。再凝集槽１４では、攪拌機Ｓの攪拌速度１５０ｒｐｍ、攪拌時間を１０分として第２凝集工程を行った。第２凝集工程からの流出水は第２移送管３４から濾過装置１５に導入し、比較例１と同じ条件で濾過を行った。
【００４６】
実施例１では、濾過装置１５から取り出した処理水のＳＳ濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満、マンガン濃度は０．５ｍｇ／Ｌ、ニッケル濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満であった。このように、実施例１では懸濁物を十分に除去でき、かつ、鉄系凝集剤から溶出した複数種類の金属を除去することができた。
【００４７】
［実施例２］
【００４８】
また、実施例２として、図２に示す処理装置２を模した実験装置を用い、第２凝集工程において鉄系凝集剤の代わりにポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を添加した。ＰＡＣの添加量は、２０ｍｇ／Ｌとした。また、金属捕集剤（栗田工業株式会社製、商品名「ウェルクリンＫ１００」）を添加量１００ｍｇ／Ｌで再凝集槽１４に添加した。再凝集槽１４には水酸化ナトリウムを添加し、ｐＨが６．５となるように調整して第２凝集工程を実施した。第２凝集工程からの流出水は実施例１と同様に第２移送管３４から濾過装置１５に導入し、比較例１と同じ条件で濾過した。
【００４９】
実施例２では、濾過装置１５から取り出した処理水のＳＳ濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満、マンガン濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満、ニッケル濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満であった。このように、実施例２では懸濁物を十分に除去でき、かつ、鉄系凝集剤から溶出した複数種類の金属をより良好に除去することができた。また、実施例２では、中性付近で第２凝集工程の凝集反応を行ったため、アルカリの添加量を少なくすることができた。
【００５０】
［比較例３］
比較例３として第２凝集工程のｐＨを酸性側にして凝集反応を行った。比較例３では、再凝集槽１４の槽内液のｐＨが５．５となるようにｐＨを調整した。第２凝集工程でのｐＨを代えた以外は実施例１と同じ条件で実験した結果、濾過装置１５から取り出した処理水のＳＳ濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満、マンガン濃度は１．５ｍｇ／Ｌ、ニッケル濃度は４．０ｍｇ／Ｌであった。このように、比較例３では酸性側で第２凝集工程を行った結果、鉄系凝集剤から溶出した不純物を除去できなかった。
【００５１】
［比較例４］
比較例４として第２凝集工程で鉄系凝集剤を添加せず、再凝集槽１４の槽内液のｐＨを９．５となるようにｐＨを調整した。比較例４では、第２凝集工程で鉄系凝集剤を添加しなかった以外は実施例１と同じ条件で実験した結果、濾過装置１５から取り出した処理水のＳＳ濃度は０．５ｍｇ／Ｌ、マンガン濃度は０．５ｍｇ／Ｌ、ニッケル濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満であった。このように、比較例４では第１凝集工程の後、凝集剤を添加せずにｐＨを上昇させただけであったため、フロックの強度が弱く、微細なＳＳが濾過装置から流出した
【００５２】
表２に、実施例１、２、および比較例１〜４の処理概要と結果を示す。
【表２】
【００５３】
以上のように、本発明によれば、鉄系凝集剤に複数種類の金属が含まれる場合でも、これら金属が処理水に残留することを回避しつつ、被処理水に含まれる懸濁物質を良好に除去できることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、懸濁物を含む水の凝集処理に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施態様に係る凝集処理の処理フローを示す模式図。
【図２】本発明の第１実施態様に係る凝集処理の処理フローを示す模式図。
【図３】従来技術に係る凝集処理の処理フローを示す模式図。
【符号の説明】
【００５６】
１〜３ 凝集処理装置
１１ 急速攪拌槽（第１凝集工程）
１２ 緩速攪拌槽（第１凝集工程）
１３ 沈殿槽（第１固液分離工程）
１４ 再凝集槽（第２凝集工程）
１５ 濾過装置
２１ 鉄系凝集剤貯槽
２２ ｐＨ調整剤貯槽
２５ 非鉄系凝集剤貯槽
２６ 金属捕集剤貯槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む有機物含有水に鉄系凝集剤を添加してｐＨ７．０未満で凝集処理を行う第１凝集工程と、
前記第１凝集工程で得られた凝集物を固液分離する第１固液分離工程と、
前記第１固液分離工程で得られた上澄み液に凝集剤をさらに添加して再凝集処理を行う第２凝集工程と、を含む有機物含有水の凝集処理方法。
【請求項２】
前記第１凝集工程においてｐＨ４．０以上７．０未満で凝集処理を行い、
前記第２凝集工程において前記凝集剤として鉄系凝集剤を添加してｐＨ８．０以上１１．０未満で再凝集処理を行う請求項１に記載の有機物含有水の凝集処理方法。
【請求項３】
前記第１凝集工程においてｐＨ４．０以上７．０未満で凝集処理を行い、
前記第２凝集工程において前記凝集剤としてアルミニウム系凝集剤または高分子凝集剤を添加し金属捕集剤をさらに添加して再凝集処理を行う請求項１に記載の有機物含有水の凝集処理方法。
【請求項４】
前記有機物は、コロイド状の高分子系有機物である請求項１から３のいずれかに記載の有機物含有水の凝集処理方法。
【請求項１】
有機物を含む有機物含有水に鉄系凝集剤を添加してｐＨ７．０未満で凝集処理を行う第１凝集工程と、
前記第１凝集工程で得られた凝集物を固液分離する第１固液分離工程と、
前記第１固液分離工程で得られた上澄み液に凝集剤をさらに添加して再凝集処理を行う第２凝集工程と、を含む有機物含有水の凝集処理方法。
【請求項２】
前記第１凝集工程においてｐＨ４．０以上７．０未満で凝集処理を行い、
前記第２凝集工程において前記凝集剤として鉄系凝集剤を添加してｐＨ８．０以上１１．０未満で再凝集処理を行う請求項１に記載の有機物含有水の凝集処理方法。
【請求項３】
前記第１凝集工程においてｐＨ４．０以上７．０未満で凝集処理を行い、
前記第２凝集工程において前記凝集剤としてアルミニウム系凝集剤または高分子凝集剤を添加し金属捕集剤をさらに添加して再凝集処理を行う請求項１に記載の有機物含有水の凝集処理方法。
【請求項４】
前記有機物は、コロイド状の高分子系有機物である請求項１から３のいずれかに記載の有機物含有水の凝集処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−６６５０８（Ｐ２００９−６６５０８Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３６８１９（Ｐ２００７−２３６８１９）
【出願日】平成１９年９月１２日（２００７．９．１２）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１２日（２００７．９．１２）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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